RU2564756C1 - Centrifugal vaned machine - Google Patents
Centrifugal vaned machine Download PDFInfo
- Publication number
- RU2564756C1 RU2564756C1 RU2014146097/06A RU2014146097A RU2564756C1 RU 2564756 C1 RU2564756 C1 RU 2564756C1 RU 2014146097/06 A RU2014146097/06 A RU 2014146097/06A RU 2014146097 A RU2014146097 A RU 2014146097A RU 2564756 C1 RU2564756 C1 RU 2564756C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- impeller
- machine according
- sector
- discharge
- channel
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
- F04D17/08—Centrifugal pumps
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D17/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
- F04D17/08—Centrifugal pumps
- F04D17/10—Centrifugal pumps for compressing or evacuating
- F04D17/12—Multi-stage pumps
- F04D17/14—Multi-stage pumps with means for changing the flow-path through the stages, e.g. series-parallel, e.g. side-loads
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D29/00—Details, component parts, or accessories
- F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
Abstract
Description
Заявляемое изобретение относится к области машиностроения, а именно к центробежным лопаточным машинам, включающим преимущественно вентиляторы, нагнетатели и радиальные компрессоры.The claimed invention relates to the field of engineering, namely to centrifugal blade machines, including mainly fans, superchargers and radial compressors.
Центробежные лопаточные машины (ЦЛМ) хорошо известны, например, традиционная конструкция центробежного компрессора включает радиальное лопаточное колесо и охватывающий это колесо корпус с каналами для подвода и отвода сжимаемой среды. При этом лопаточное колесо со спрягаемыми каналами в корпусе представляет собой одну ступень сжатия, а для получения более высоких давлений используют многоступенчатые схемы. Данные машины обладают определенными достоинствами, например, центробежные компрессоры имеют высокий ресурс и практически полностью исключают присутствие продуктов износа или смазки в сжимаемой среде; они компактны и дают наибольшую производительность.Centrifugal vane machines (CLC) are well known, for example, the traditional design of a centrifugal compressor includes a radial vane wheel and a housing enclosing this wheel with channels for supplying and discharging a compressible medium. At the same time, the blade wheel with conjugated channels in the housing represents one compression stage, and multi-stage schemes are used to obtain higher pressures. These machines have certain advantages, for example, centrifugal compressors have a high resource and almost completely eliminate the presence of wear or grease in a compressible medium; they are compact and give the greatest productivity.
Однако центробежные компрессоры имеют весьма существенный недостаток, а именно: ограниченное промышленное применение для сжатия газов в диапазонах средних и, тем более, малых расходов - в этих условиях, для сохранения приемлемых размеров межлопаточных каналов необходимо существенно уменьшать диаметр рабочих колес. Соответственно для получения достаточной степени повышения давления следует повышать частоту их вращения, которая при малых расходах может достигать 100 тыс. об/мин и более. Привод таких агрегатов требует применения дорогостоящих повышающих редукторов или специальных высокоскоростных электродвигателей, то есть малоразмерные лопаточные ступени не могут прямо подключаться к сетевым асинхронным электродвигателям и работать при частоте вращения не более 3000-6000 об/мин, как поршневые или роторные компрессоры. Поэтому в области малых расходов с давлениями выше 30 кПа повсеместно используются поршневые и роторные машины.However, centrifugal compressors have a very significant drawback, namely: limited industrial use for gas compression in the ranges of medium and, especially, low costs - in these conditions, in order to maintain acceptable sizes of interscapular channels, it is necessary to significantly reduce the diameter of the impellers. Accordingly, to obtain a sufficient degree of increase in pressure, one should increase the frequency of their rotation, which at low costs can reach 100 thousand rpm or more. The drive of such units requires the use of expensive step-up gearboxes or special high-speed electric motors, that is, small-sized blade stages cannot directly connect to network asynchronous electric motors and operate at a speed of no more than 3000-6000 rpm, like piston or rotary compressors. Therefore, in the field of low flow rates with pressures above 30 kPa, piston and rotary machines are widely used.
Известна центробежная лопаточная машина - центробежный компрессор (см. патент RU 2439378, МПК F04D 29/08, опубликован 10.01.2012), содержащая установленный в корпусе вал с рабочими колесами, диск думмиса, наружная поверхность которого выполнена ступенчатой, и охватывающую его втулку думмиса. Наружная поверхность диска думмиса выполнена цилиндрической, состоящей из участков различных диаметров с образованием на наружной цилиндрической поверхности диска думмиса выступа, а на внутренней поверхности втулки думмиса размещены лабиринтные гребешки и выполнена проточка, ответная выступу диска думмиса.A centrifugal shoveling machine is known - a centrifugal compressor (see patent RU 2439378, IPC F04D 29/08, published January 10, 2012), comprising a shaft with impellers installed in the housing, a dumis disk, the outer surface of which is stepped, and a dumis sleeve surrounding it. The outer surface of the dumis disk is made cylindrical, consisting of sections of various diameters with the formation of a protrusion on the outer cylindrical surface of the dumis disk, and labyrinth combs are placed on the inner surface of the dummy sleeve and a groove made corresponding to the protrusion of the dumis disk.
Известная центробежная лопаточная машина обеспечивает повышение КПД путем уменьшения объемных потерь и затраченной работы сжатия центробежного компрессора путем снижения протечек через лабиринтное уплотнение думмиса, но оно очень в малой степени может повлиять на устранение указанного выше недостатка ЦЛМ, а именно: ограниченное промышленное применение для сжатия газов в диапазонах средних и, тем более, малых расходов.The well-known centrifugal vane machine provides an increase in efficiency by reducing volumetric losses and the expended work of compressing the centrifugal compressor by reducing leaks through the labyrinth seal of the dumis, but it can very little affect the elimination of the aforementioned drawback of the CLM, namely: limited industrial use for gas compression in ranges of medium and, especially, low costs.
Известна центробежная лопаточная машина - центробежный компрессор (см. патент RU 2428589, МПК F04D 17/08, опубликован 10.09.2011) содержащая корпус с входным и выходным патрубками, ротор, статорные элементы, всасывающую и нагнетательную камеры. Во входном патрубке перед всасывающей камерой установлен завихритель потока газа, выполненный в виде соосного с входным патрубком кольца, внутри которого размещены профилированные лопатки, закрепленные с одной стороны на кольце, а с другой стороны скрепленные между собой посредством конической обечайки (диффузора), при этом конструкция завихрителя выполнена со следующими параметрами:A known centrifugal vane machine is a centrifugal compressor (see patent RU 2428589, IPC F04D 17/08, published September 10, 2011) comprising a housing with inlet and outlet nozzles, a rotor, stator elements, a suction and discharge chamber. In the inlet pipe in front of the suction chamber, a gas flow swirl is installed, made in the form of a ring coaxial with the inlet pipe, inside which profiled blades are mounted, fastened on one side to the ring, and on the other hand fastened together by a conical shell (diffuser), while the design swirl made with the following parameters:
количество лопаток 5-7 штук,the number of blades is 5-7 pieces,
угол лопатки на входе 0-5°,inlet angle 0-5 °,
угол лопатки на выходе не более 45° к оси завихрителя, угол раскрытия конической обечайки (диффузора) 5°±20,the blade angle at the outlet is not more than 45 ° to the swirl axis, the opening angle of the conical shell (diffuser) is 5 ° ± 20,
отношение площади конической обечайки (диффузора) к проходному сечению завихрителя 0,4-0,6.the ratio of the area of the conical shell (diffuser) to the flow cross section of the swirler is 0.4-0.6.
Известный центробежный компрессор обеспечивает равномерность полей скорости и давления потока газа в его проточном тракте при оптимальных габаритах всасывающей камеры. Установка дополнительных элементов в проточные части всасывающей камеры, с целью получения устойчивости работы машины на меньших расходах, имеет те недостатки, что увеличивается сопротивление на входе в рабочее колесо и сужается общий диапазон экономичной работы компрессора.The well-known centrifugal compressor provides uniformity of the velocity and pressure fields of the gas flow in its flow path with optimal dimensions of the suction chamber. The installation of additional elements in the flowing parts of the suction chamber, in order to obtain stability of the machine at lower costs, has the disadvantages that the resistance at the entrance to the impeller increases and the overall range of economical operation of the compressor narrows.
Известна центробежная лопаточная машина (см. патент JP 2001329996, МПК F04D 27/00; F04D 29/46, опубликован 30.11.2001), имеющая ось вращения, рабочее колесо, установленное на оси вращения, корпус, вмещающий рабочее колесо, регулируемый диффузор, соединенный с выходом рабочего колеса, и спиральную камеру, соединенную с выходом диффузора, обеспечивающая сжатие текучей среды под воздействием центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса.A centrifugal vane machine is known (see patent JP 2001329996, IPC F04D 27/00; F04D 29/46, published November 30, 2001) having an axis of rotation, an impeller mounted on an axis of rotation, a housing accommodating an impeller, an adjustable diffuser connected with the exit of the impeller, and a spiral chamber connected to the outlet of the diffuser, providing compression of the fluid under the influence of centrifugal force arising from the rotation of the impeller.
Известная центробежная лопаточная машина обеспечивает расширение рабочего диапазона за счет применения регулирующего механизма, такого как регулируемый диффузор. Недостатком известной центробежной лопаточной машины является ее экономическая неэффективность, поскольку регулируемый диффузор требует сложного приводного устройства.Known centrifugal blade machine provides an extension of the operating range through the use of a regulatory mechanism, such as an adjustable diffuser. A disadvantage of the known centrifugal blade machine is its economic inefficiency, since the adjustable diffuser requires a complex drive device.
Известна центробежная лопаточная машина (см. патент RU 2419731, МПК F04D 29/46, опубликован 27.05.2011), содержащее ось вращения, рабочее колесо с лопатками, установленное на оси вращения, корпус с входной всасывающей камерой и выходной нагнетательной камерой, вмещающий рабочее колесо, диффузор, вход которого соединен с выходом рабочего колеса, а выход с нагнетательной камерой в форме спирали, обеспечивающей сжатие текучей среды под воздействием центробежной силы, возникающей при вращении рабочего колеса. Центробежная лопаточная машина содержит разделительный элемент, разделяющий проходной канал в секции диффузора и в секции спиральной камеры на несколько каналов в направлении движения текучей среды, с образованием проходного канала со стороны ступицы и проходного канала со стороны бандажа. Машина содержит также регулятор расхода, обеспечивающий при низком расходе текучей среды, сжатой рабочим колесом, уменьшение расхода текучей среды в проходном канале со стороны бандажа и высокий расход текучей среды в проходном канале со стороны ступицы, а при высоком расходе текучей среды, сжатой рабочим колесом, обеспечивающий протекание текучей среды и в проходном канале со стороны бандажа, и в проходном канале со стороны ступицы без уменьшения расхода текучей среды в проходном канале со стороны бандажа.A centrifugal vane machine is known (see patent RU 2419731, IPC F04D 29/46, published May 27, 2011), comprising a rotation axis, an impeller with vanes mounted on an axis of rotation, a housing with an intake suction chamber and an outlet discharge chamber accommodating the impeller , a diffuser, the input of which is connected to the output of the impeller, and the output with the discharge chamber in the form of a spiral, which provides compression of the fluid under the influence of centrifugal force arising from the rotation of the impeller. The centrifugal vane machine contains a separating element dividing the passage channel in the diffuser section and in the spiral chamber section into several channels in the direction of fluid movement, with the passage channel being formed from the hub side and the passage channel from the bandage side. The machine also contains a flow regulator, which ensures, at a low flow rate of the fluid compressed by the impeller, a decrease in the flow rate of the fluid in the passage channel from the band side and a high flow rate of the fluid in the passage passage from the hub side, and at a high flow rate of the fluid compressed by the impeller, providing the flow of fluid in the passage channel from the side of the bandage, and in the passage channel from the hub side without reducing the flow rate of the fluid in the passage channel from the side of the bandage.
Известная центробежная лопаточная машина имеет довольно широкий рабочий диапазон, эффективна с экономической точки зрения и обладает высокой надежностью в отношении устойчивой работы. В машине, с целью получения более устойчивой работы на малых расходах, предложено устройство внутренней частичной рециркуляции потока по схеме «с выпуска-на всас», при этом сжимаемая среда, направляемая обратно через встроенный регулятор расхода по проходному каналу во всасывающую камеру, отбирается непосредственно за рабочим колесом из диффузора, а не после выходного патрубка машины, как это обычно делается в схемах с внешней рециркуляцией. Основными недостатками этой машины являются: низкая эффективность при ее использовании по большей части времени только в режимах средней и, тем более, малой производительности; практическая сложность создания многоступенчатых вариантов для получения более высокого напора.Known centrifugal blade machine has a fairly wide operating range, is economically efficient and has high reliability in relation to stable operation. In the machine, in order to obtain more stable operation at low costs, a device for internal partial flow recirculation according to the “from exhaust to intake” scheme is proposed, while the compressible medium, directed back through the built-in flow regulator through the passage through the suction chamber, is taken directly behind the impeller from the diffuser, and not after the outlet pipe of the machine, as is usually done in schemes with external recirculation. The main disadvantages of this machine are: low efficiency when using it for the most part of the time only in medium and, especially, low productivity modes; the practical difficulty of creating multi-stage options to obtain a higher pressure.
Известна центробежная лопаточная машина (см. авт. свид. SU 91762, МПК F04D 1/04, F04D 29/44, опубликовано 01.01.1951), содержащая ось вращения, рабочее колесо с лопатками, установленное на оси вращения и размещенное в корпусе с проходными каналами, входным и выходным патрубками. Корпус радиально разделен на несколько образованных радиальными перегородками секторов, каждый из которых включает всасывающую камеру и нагнетательную камеру. При этом вход всасывающей камеры первого сектора соединен с входным патрубком, выход каждой нагнетательной камеры, вплоть до предпоследнего сектора, соединен проходным каналом с всасывающей камерой последующего по направлению вращения оси сектора, а выход нагнетательной камеры последнего сектора соединен с выходным патрубком. Известная центробежная лопаточная машина имеет многократный парциальный подвод, что более эффективно в сравнении с обычным однократным подводом, так как в этом случае одновременно работают все межлопаточные каналы рабочего колеса. Такая центробежная лопаточная машина, используемая, например, в качестве насоса или нагнетателя, имеет то преимущество, что ее можно применять при меньшей производительности, сохраняя достаточно большой внешний диаметр рабочего колеса. За счет увеличения количества ступеней вокруг рабочего колеса можно значительно развить его диаметр, что, с одной стороны, позволяет понизить частоту вращения (можно использовать привод от асинхронного электродвигателя), а с другой - существенно уменьшить производительность машины, поддерживая при этом достаточную скорость в межлопаточных каналах.Known centrifugal shovel machine (see ed. Certificate. SU 91762, IPC
Недостатком известной центробежной лопаточной машины является ее низкая эффективность при использовании в качестве нагнетателя для сжатия газовой среды.A disadvantage of the known centrifugal blade machine is its low efficiency when used as a supercharger for compressing a gaseous medium.
Этот недостаток обусловлен следующим: в момент перехода межлопаточных каналов рабочего колеса из последнего сектора в первый сектор достигается наибольшая разность давлений между объемами переходящих каналов и камерами первого сектора, то есть, все межлопаточные каналы последовательно переносят заряд сжатого газа обратно в первый сектор; поэтому сжатый газ из каждого переходящего канала под действием разности давлений выбрасывается как в нагнетательную, так и во всасывающую камеру первого сектора навстречу входящему в машину потоку - этот встречный выброс сжатого и нагретого газа тормозит и нарушает процесс всасывания.This disadvantage is caused by the following: at the moment of transition of the interscapular channels of the impeller from the last sector to the first sector, the greatest pressure difference between the volumes of the passing channels and the chambers of the first sector is achieved, that is, all interscapular channels sequentially transfer the charge of compressed gas back to the first sector; therefore, the compressed gas from each passing channel under the influence of the pressure difference is ejected both into the injection and into the suction chamber of the first sector towards the flow entering the machine - this counter-discharge of compressed and heated gas slows down and disrupts the suction process.
Данный негативный эффект существенно снижает напор и приводит к потере части работы сжатия данной машины. Испытания показывают, что известная центробежная лопаточная машина фактически работает как вихревой компрессор: с потерей расхода и низкими параметрами экономичности.This negative effect significantly reduces the pressure and leads to the loss of part of the compression work of this machine. Tests show that the well-known centrifugal vane machine actually works as a vortex compressor: with loss of flow and low efficiency.
Известна центробежная лопаточная машина (см. патент RU 138953, МПК F04D 17/08, F04D 29/44, опубликован 27.03.2014), совпадающая с настоящим техническим решением по наибольшему числу существенных признаков и принятая за прототип. Известная центробежная лопаточная машина-прототип содержит ось вращения, по меньшей мере, одно рабочее колесо с лопатками, установленное на оси вращения и размещенное в корпусе по меньшей мере с одним проходным каналом, входным и выходным патрубками. Корпус радиально разделен по меньшей мере на два сектора, образованных перегородками с разделительными перемычками, перекрывающими по меньшей мере один межлопаточный канал, каждый сектор включает всасывающую камеру и нагнетательную камеру. Вход всасывающей камеры первого сектора соединен с входным патрубком, выход каждой нагнетательной камеры, вплоть до предпоследнего сектора, соединен проходным каналом с всасывающей камерой последующего по направлению вращения оси сектора, а выход нагнетательной камеры последнего сектора соединен с выходным патрубком. Сопрягаемые поверхности разделительных перемычек перегородок и рабочего колеса содержат уплотнения бесконтактного или контактного типа.Known centrifugal blade machine (see patent RU 138953, IPC F04D 17/08, F04D 29/44, published 03/27/2014), which coincides with this technical solution for the largest number of essential features and adopted as a prototype. Known centrifugal vane prototype machine contains a rotation axis, at least one impeller with blades mounted on the axis of rotation and placed in the housing with at least one passage channel, inlet and outlet pipes. The housing is radially divided into at least two sectors formed by partitions with dividing jumpers overlapping at least one interscapular channel, each sector includes a suction chamber and a discharge chamber. The input of the suction chamber of the first sector is connected to the inlet pipe, the output of each discharge chamber, up to the penultimate sector, is connected by a passage through the suction chamber of the next sector in the direction of rotation of the axis, and the output of the discharge chamber of the last sector is connected to the output pipe. The mating surfaces of the dividing jumpers of the partitions and the impeller contain contactless or contact type seals.
Известная центробежная лопаточная машина-прототип имеет развитые перемычки с уплотнениями между секторами, которые могут быть расположены оптимальным образом с точки зрения получения наиболее эффективных напорно-расходных характеристик машины. В частности, перемычки между камерами первого и последнего сектора могут быть расположены по фазе таким образом, что при обратном переходе каждого межлопаточного канала, сжатый газ будет выбрасываться из канала в нагнетательную камеру первого сектора, и уже после сброса давления каждый переходящий канал будет сообщаться с всасывающей камерой первого сектора. Таким образом, всасывающая камера первого сектора уже не будет запираться выбросом встречного потока. Поэтому центробежная лопаточная машина-прототип может обеспечивать достаточно хорошие расходные характеристики в сочетании с высокой противопомпажной устойчивостью, что обусловлено возможностью обратного переноса сжатых газов из последнего сектора в первый сектор. Недостатком машины-прототипа является ее пониженная экономичность из-за бесполезных потерь работы сжатия, а также вредного дополнительного подогрева сжимаемых газов, что происходит при циклическом сбросе сжатого газа через выходные сечения межлопаточных каналов обратно в первый сектор. Этот недостаток возрастает с увеличением количества секторов, так как повышение давления газа в последнем секторе ведет к росту указанных потерь энергии.The known centrifugal vane prototype machine has developed jumpers with seals between sectors, which can be optimally positioned in terms of obtaining the most efficient pressure and flow characteristics of the machine. In particular, the jumpers between the chambers of the first and last sectors can be arranged in phase in such a way that, upon the reverse transition of each interscapular channel, the compressed gas will be ejected from the channel into the pressure chamber of the first sector, and after pressure release, each transfer channel will communicate with the suction camera of the first sector. Thus, the suction chamber of the first sector will no longer be blocked by the oncoming flow. Therefore, a centrifugal blade prototype machine can provide fairly good flow rates in combination with high anti-surge stability, which is due to the possibility of reverse transfer of compressed gases from the last sector to the first sector. The disadvantage of the prototype machine is its reduced efficiency due to useless loss of compression work, as well as harmful additional heating of compressible gases, which occurs during cyclic discharge of compressed gas through the output sections of the interscapular channels back to the first sector. This disadvantage increases with an increase in the number of sectors, since an increase in gas pressure in the last sector leads to an increase in the indicated energy losses.
Задачей настоящего технического решения являлась разработка такой центробежной лопаточной машины, которая бы при сжатии газовой среды имела более высокую экономичность и для ее привода требовалась бы меньшая удельная мощность.The objective of this technical solution was to develop such a centrifugal vane machine, which would have a higher efficiency when compressing the gas medium and would require less specific power to drive it.
Поставленная задача решается тем, что центробежная лопаточная машина включает ось вращения, по меньшей мере одно рабочее колесо с лопатками, установленное на оси вращения и размещенное в корпусе по меньшей мере с одним проходным каналом, входным и выходным патрубками. Корпус радиально разделен по меньшей мере на два сектора, образованных перегородками с разделительными перемычками, перекрывающими по меньшей мере один межлопаточный канал, каждый сектор включает всасывающую камеру и нагнетательную камеру. Вход всасывающей камеры первого сектора соединен с входным патрубком, выход каждой нагнетательной камеры, вплоть до предпоследнего сектора, соединен проходным каналом с всасывающей камерой последующего по направлению вращения оси сектора, а выход нагнетательной камеры последнего сектора соединен с выходным патрубком. Сопрягаемые поверхности разделительных перемычек перегородок и рабочего колеса содержат уплотнения бесконтактного или контактного типа. Новым в центробежной лопаточной машине является выполнение в корпусе разгрузочного канала между всасывающими камерами последнего и первого секторов, при этом один конец разгрузочного канала сообщается с атмосферой или эжектором, установленным во входном патрубке, а второй конец разгрузочного канала сообщается поочередно с межлопаточными каналами рабочего колеса.The problem is solved in that the centrifugal vane machine includes an axis of rotation, at least one impeller with vanes mounted on the axis of rotation and placed in the housing with at least one passage channel, inlet and outlet pipes. The housing is radially divided into at least two sectors formed by partitions with dividing jumpers overlapping at least one interscapular channel, each sector includes a suction chamber and a discharge chamber. The input of the suction chamber of the first sector is connected to the inlet pipe, the output of each discharge chamber, up to the penultimate sector, is connected by a passage through the suction chamber of the next sector in the direction of rotation of the axis, and the output of the discharge chamber of the last sector is connected to the output pipe. The mating surfaces of the dividing jumpers of the partitions and the impeller contain contactless or contact type seals. New in a centrifugal vane machine is the execution of the discharge channel between the suction chambers of the last and first sectors in the casing, with one end of the discharge channel communicating with the atmosphere or ejector installed in the inlet pipe, and the second end of the discharge channel communicating alternately with the interscapular channels of the impeller.
Второй конец разгрузочного канала может сообщаться поочередно с межлопаточными каналами рабочего колеса через окно, выполненное в разделительной перемычке перегородки между всасывающими камерами первого и последнего сектора.The second end of the discharge channel can communicate alternately with the interscapular channels of the impeller through a window made in the dividing jumper of the partition between the suction chambers of the first and last sector.
Второй конец разгрузочного канала может сообщаться поочередно с межлопаточными каналами рабочего колеса через дополнительные сквозные каналы, выполненные по окружности в теле рабочего колеса вблизи его внутреннего диаметра под острым углом к его плоскости в направлении, противоположном направлению вращения рабочего колеса.The second end of the discharge channel can communicate alternately with the interscapular channels of the impeller through additional through channels made around the circumference in the body of the impeller near its inner diameter at an acute angle to its plane in the direction opposite to the direction of rotation of the impeller.
Второй конец разгрузочного канала может содержать аэродинамическую решетку, которая позволяет разделять импульсный выброс рабочей среды межлопастного канала и отводить части выброса в зоны с разными уровнями давления, например, часть выброса с большей энергией направить в эжектор для увеличения напора на входе первого сектора.The second end of the discharge channel may contain an aerodynamic lattice that allows you to separate the pulsed ejection of the working medium of the inter-blade channel and divert part of the ejection into zones with different pressure levels, for example, to direct a part of the ejection with more energy to the ejector to increase the pressure at the inlet of the first sector.
Второй конец разгрузочного канала может содержать дроссельное устройство для ручного или автоматического регулирования интенсивности сброса сжатой рабочей среды.The second end of the discharge channel may include a throttle device for manually or automatically controlling the discharge intensity of the compressed working medium.
Между входным патрубком и всасывающей камерой первого сектора может быть размещен эжектор, сообщающийся с разгрузочным каналом машины.Between the inlet pipe and the suction chamber of the first sector, an ejector can be placed in communication with the discharge channel of the machine.
Корпус центробежной лопаточной машины может быть радиально разделен на несколько секторов, образованных перегородками с разделительными перемычками.The body of a centrifugal vane machine can be radially divided into several sectors formed by partitions with dividing jumpers.
Секторы корпуса могут иметь одинаковые размеры по центральным углам или могут иметь различные размеры по центральным углам.Sectors of the housing may have the same dimensions at the central corners or may have different sizes at the central corners.
В корпусе центробежной лопаточной машины могут быть расположены два или более рабочих колеса с лопатками.Two or more impellers with blades can be located in the housing of a centrifugal vane machine.
В центробежной лопаточной машине по меньшей мере один проходной канал может быть снабжен охладителем или иметь обдуваемое оребрение.In a centrifugal vane machine, at least one passage channel may be provided with a cooler or have blown fins.
Центробежная лопаточная машина может содержать по меньшей мере один встроенный между секторами выносной охладитель.A centrifugal blade machine may comprise at least one external cooler integrated between sectors.
По меньшей мере нагнетательная камера одного сектора корпуса может быть выполнена спиральной формы, но могут иметь спиральную форму (в виде начальной части спирали) и нагнетательные камеры всех секторов.At least the injection chamber of one sector of the housing can be made in a spiral shape, but can also have a spiral shape (in the form of the initial part of the spiral) and injection chambers of all sectors.
Всасывающая камера и/или нагнетательная камера по меньшей мере одного сектора корпуса может включать лопаточный направляющий аппарат (лопаточные направляющие аппараты могут быть регулируемые и нерегулируемые).The suction chamber and / or discharge chamber of at least one sector of the housing may include a blade guide device (blade guide devices can be adjustable and unregulated).
Лопатки рабочего колеса могут быть выполнены радиальными или изогнутыми как по направлению вращения оси (загнутые вперед), так и в направлении, противоположном направлению вращения оси (загнутые назад).The blades of the impeller can be made radial or curved both in the direction of rotation of the axis (bent forward) and in the direction opposite to the direction of rotation of the axis (bent back).
Центробежная лопаточная машина может быть выполнена в виде нагнетателя или в виде компрессора, или в виде вентилятора, или в виде насоса.The centrifugal blade machine can be made in the form of a supercharger or in the form of a compressor, or in the form of a fan, or in the form of a pump.
Всасывающая и нагнетательная камеры одного сектора могут быть радиально смещены одна относительно другой по ходу вращения рабочего колеса.The suction and discharge chambers of one sector can be radially offset one relative to another along the rotation of the impeller.
В настоящей центробежной лопаточной машине сопрягаемые поверхности разделительных перемычек перегородок и рабочего колеса содержат уплотнения бесконтактного или контактного типа, так как основные протечки сжимаемой рабочей среды происходят в зазорах между сопрягаемыми цилиндрическими поверхностями дисков рабочего колеса и всасывающих и, особенно, нагнетательных камер последних секторов. Например, может быть применено точечно-лабиринтное уплотнение изотропного типа, которое в общем виде представляет собой сетевую нарезку из густо расположенных малоразмерных каверн и выступов, выполняемых на сопрягаемых поверхностях вместо традиционных продольных поясков и канавок. В данной центробежной лопаточной машине точечно-лабиринтное уплотнение будет иметь следующий вид: сетевая нарезка наносится по внешнему и внутреннему диаметрам покрывающего и рабочего дисков рабочего колеса, а сопрягаемые с ними цилиндрические поверхности разделительных перемычек перегородок секторов имеют покрытие из более мягкого, например, полимерного материала, что позволяет сопрягать поверхности с малыми зазорами и обеспечивать низкий уровень протечек.In a real centrifugal vane machine, the mating surfaces of the separating bridges of the baffles and the impeller contain non-contact or contact seals, since the main leaks of the compressible working medium occur in the gaps between the mating cylindrical surfaces of the impeller disks and the suction and, especially, injection chambers of the latter sectors. For example, a point-labyrinth seal of the isotropic type can be used, which in general is a network cut of densely arranged small-sized cavities and protrusions, performed on mating surfaces instead of traditional longitudinal girdles and grooves. In this centrifugal shovel machine, the point-labyrinth seal will have the following form: network cutting is applied to the outer and inner diameters of the covering and impeller disks, and the mating cylindrical surfaces of the dividing bridges of the sector walls are coated with softer, for example, polymeric material, which allows you to mate surfaces with small gaps and provide a low level of leaks.
Расположенные по окружности секторы, содержащие всасывающую и нагнетательную камеры, представляют собой последовательные напорные ступени. Поэтому, в отличие от традиционных конструкций многоступенчатых центробежных компрессоров, где каждая ступень включает отдельные рабочее колесо и спиральный корпус, настоящая центробежная лопаточная машина содержит несколько напорных ступеней на каждом рабочем колесе. При этом между секторами-ступенями сжимаемая рабочая среда может отводиться на внешнее охлаждение. Для повышения давления, на общем приводном валу может устанавливаться два и более рабочих колеса, с соответствующими всасывающими и нагнетательными камерами секторов корпуса.The circumferential sectors containing the suction and discharge chambers are successive pressure stages. Therefore, in contrast to the traditional designs of multistage centrifugal compressors, where each stage includes a separate impeller and spiral casing, a real centrifugal vane machine contains several pressure stages on each impeller. At the same time, between the step sectors, the compressible working medium can be diverted to external cooling. To increase pressure, two or more impellers can be installed on the common drive shaft, with corresponding suction and discharge chambers of the housing sectors.
Если сравнивать параметры настоящей секторной центробежной лопаточной машины с одноступенчатым нагнетателем, который содержит аналогичное по размерам колесо, установленное в традиционном спиральном корпусе (улитке), то при равной частоте вращения секторная центробежная лопаточная машина имеет большую степень повышения давления при существенно более низком расходе сжимаемой газовой среды. Приближенно разница в расходах будет определяться степенью порциальности, то есть отношением площади входа межлопаточных каналов, сопрягаемых с всасывающей камерой первого сектора, к общей площади входа всех межлопаточных каналов рабочего колеса.If we compare the parameters of a real sector centrifugal vane machine with a single-stage supercharger, which contains a similar-sized wheel mounted in a traditional spiral casing (cochlea), then at an equal speed the sector centrifugal vane machine has a large degree of pressure increase at a significantly lower flow rate of a compressible gas medium . Approximately, the difference in costs will be determined by the degree of partiality, that is, by the ratio of the inlet area of the interscapular channels mating with the suction chamber of the first sector to the total inlet area of all interscapular channels of the impeller.
Настоящая центробежная лопаточная машина поясняется чертежом, гдеThe present centrifugal blade machine is illustrated in the drawing, where
на фиг. 1 показано первое воплощение центробежной лопаточной машины в поперечном разрезе;in FIG. 1 shows a first embodiment of a centrifugal vane machine in cross section;
на фиг. 2 изображен продольный разрез по оси центробежной лопаточной машины по 2-2, изображенной на фиг. 1;in FIG. 2 shows a longitudinal section along the axis of the centrifugal vane machine according to 2-2 shown in FIG. one;
на фиг. 3 схематическое изображение движения рабочей среды в настоящей лопаточной машине;in FIG. 3 is a schematic representation of the movement of the working medium in a real scapular machine;
на фиг. 4 показано второе воплощение центробежной лопаточной машины в поперечном разрезе;in FIG. 4 shows a second embodiment of a centrifugal vane machine in cross section;
на фиг. 5 изображен продольный разрез по оси центробежной лопаточной машины по 5-5, изображенной на фиг. 4;in FIG. 5 shows a longitudinal section along the axis of the centrifugal blade machine according to 5-5, shown in FIG. four;
на фиг. 6 показано третье воплощение центробежной лопаточной машины в поперечном разрезе;in FIG. 6 shows a third embodiment of a centrifugal vane machine in cross section;
на фиг. 7 изображен продольный разрез по оси центробежной лопаточной машины по 7-7, изображенной на фиг. 6;in FIG. 7 shows a longitudinal section along the axis of the centrifugal blade machine according to 7-7, shown in FIG. 6;
на фиг. 8 показан продольный разрез по 8-8 центробежной лопаточной машины, изображенной на фиг. 6;in FIG. 8 shows a longitudinal section through 8-8 of the centrifugal blade machine shown in FIG. 6;
на фиг. 9 изображен в поперечном разрезе участок корпуса с рабочим колесом и окном, выполненным в разделительной перемычке перегородки между всасывающими камерами первого и последнего сектора;in FIG. 9 is a cross-sectional view of a portion of the housing with an impeller and a window made in the dividing jumper of the partition between the suction chambers of the first and last sector;
на фиг. 10 показан в поперечном разрезе участок корпуса с рабочим колесом и дополнительными сквозными каналами, выполненными по окружности в теле рабочего колеса вблизи его внутреннего диаметра;in FIG. 10 shows in cross section a section of the housing with the impeller and additional through channels made around the circumference in the body of the impeller near its inner diameter;
на фиг. 11 изображен в поперечном разрезе участок корпуса с рабочим колесом и аэродинамической решеткой во втором конце разгрузочного канала.in FIG. 11 is a cross-sectional view of a body portion with an impeller and an aerodynamic grill at the second end of the discharge channel.
Настоящая центробежная лопаточная машина 100 по одному из воплощений изобретения (см. фиг. 1-3) содержит корпус 102, снабженный входным патрубком 103 и выходным патрубком 104. В корпусе 102 установлено на оси 105 вращения рабочее колесо 106 с ориентированными в осевом направлении лопатками 107. Корпус 102, например, радиально разделен по меньшей мере на два сектора I и II, включающие соответственно всасывающие камеры 108, 109, образованные перегородками 110 с разделительными перемычками 111, нагнетательные камеры 112, 113, образованные перегородками 114, 115 с разделительными перемычками 116. Входной патрубок 103 соединен, например, через конфузор 117 с входом первой всасывающей камеры 108. Выход первой по ходу рабочего колеса 106 нагнетательной камеры 112 соединен проходным каналом 118 с последующей по ходу рабочего колеса 106 второй всасывающей камерой 109. За диффузором 119 выход второй нагнетательной камеры 113 соединен с выходным патрубком 104. Сопряженные поверхности разделительных перемычек 111, 116 и рабочего колеса 106 содержат соответственно уплотнения 120, 121 бесконтактного или контактного типа. В корпусе 102 (см. фиг. 3) выполнен разгрузочный канал 122, расположенный между всасывающими камерами 108, 109, причем один конец разгрузочного канала 122 сообщен с атмосферой или эжектором (на чертеже не показан), устанавливаемом во входном патрубке 103, а второй конец разгрузочного канала 122 размещен в корпусе 102 с возможностью поочередного сообщения с межлопаточными каналами 123 рабочего колеса 106. По одному варианту выполнения (см. фиг. 9) второй конец разгрузочного канала 122 может сообщаться поочередно с межлопаточными каналами 123 рабочего колеса 106 через окно 124, выполненное в разделительной перемычке 111 перегородки 110 между всасывающими камерами 108, 109. По другому варианту выполнения (см. фиг. 10) второй конец разгрузочного канала 122 может сообщаться поочередно с межлопаточными каналами 123 рабочего колеса 106 через дополнительные сквозные каналы 125, выполненные по окружности в теле рабочего колеса 106 вблизи его внутреннего диаметра DBH под острым углом к его плоскости в направлении, противоположном направлению вращения рабочего колеса 106. Сквозные каналы 125 могут быть сориентированы под любым углом относительно радиуса рабочего колеса 106 и расположены с противоположных сторон межлопаточных каналов 123 относительно поперечного сечения рабочего колеса 106, например в шахматном порядке. Секторные всасывающие камеры 108, 109 и нагнетательные камеры 112, 113 могут включать устройства, направляющие рабочую среду, например лопаточный направляющий аппарат в виде лопаток 126. Второй конец разгрузочного канала 122 может содержать аэродинамическую решетку 127 (см. фиг. 11). Вторую (конечную) нагнетательную камеру 113 обычно выполняют спиральной формы (в виде улитки). Лопатки 107 рабочего колеса 106 показаны на фиг. 1 радиальными, но могут быть выполнены изогнутыми по направлению вращения рабочего колеса 106 или в противоположном направлении.The present
Настоящая центробежная лопаточная машина 200 по другому воплощению изобретения (см. фиг. 4-5) содержит корпус 202, снабженный входным патрубком 203 и выходным патрубком 204. В корпусе 202 установлено на оси 205 вращения рабочее колесо 206 с радиальными лопатками 207. Корпус 202 может содержать конфузор 217 и диффузор 219, а также может иметь устройства, направляющие рабочую среду, например, в виде лопаток 220. Корпус 202 разделен на три сектора III, IV и V, содержащие соответственно расположенные по кругу всасывающие камеры 227, 228 и 229, образованные радиальными перегородками 230 с разделительными перемычками 231 радиальных перегородок 230, и расположенные по кругу нагнетательные камеры 232, 233 и 234 образованные радиальными перегородками 235 с разделительными перемычками 236. Входной патрубок 203 соединен, например, через конфузор 217 с входом первой всасывающей камеры 227. Выход первой по ходу рабочего колеса 206 нагнетательной камеры 232 соединен проходным каналом 237 с последующей по ходу рабочего колеса второй всасывающей камерой 228. Выход второй по ходу рабочего колеса 206 нагнетательной камеры 233 соединен проходным каналом 238 с последующей по ходу рабочего колеса 206 третьей всасывающей камерой 229. За диффузором 219 выход третьей нагнетательной камеры 234 соединен с выходным патрубком 204. Сопряженные поверхности разделительных перемычек 231, 236 и противолежащие поверхности рабочего колеса 206 содержат соответственно уплотнения 239, 240 бесконтактного или контактного типа (например лабиринтное уплотнение). В корпусе 202 (см. фиг. 3) выполнен разгрузочный канал 241, расположенный между всасывающими камерами 227, 229, причем один конец разгрузочного канала 241 сообщен с атмосферой или эжектором (на чертеже не показан), устанавливаемом во входном патрубке 203, а второй конец разгрузочного канала 241 размещен в корпусе 202 с возможностью поочередного сообщения с межлопаточными каналами 242 рабочего колеса 206. Всасывающие камеры 227, 228 и 229 и нагнетательные камеры 232, 233 и 234 могут включать устройства, направляющие рабочую среду, например в виде лопаток 220. Третью (конечную) нагнетательную камеру 234 обычно выполняют спиральной формы (в виде улитки). Конструктивно поочередное сообщение второго конца разгрузочного канала 241 с межлопаточными каналами 242 рабочего колеса 206 может осуществляться так же, как и в первом варианте воплощения.The present
Настоящая центробежная лопаточная машина 300 еще по одному воплощению изобретения (см. фиг. 6-8) содержит корпус 302, снабженный входным патрубком 303 и выходным патрубком 304. В корпусе 302 установлено последовательно на оси 305 вращения два рабочих колеса 306 с радиальными лопатками 307. Корпус 302 может содержать конфузор 317 и диффузор 319, а также может иметь устройства, направляющие рабочую среду, например, в виде лопаток 320. Корпус 302 разделен на пять секторов VI, VII, VIII, IX и X. Два сектора VI, VII (см. Фиг. 8) расположены против первого рабочего колеса 306 и включают соответственно всасывающие камеры 350, 351, образованные радиальными перегородками 352 с разделительными перемычками 353 радиальных перегородок 352, и нагнетательные камеры 354, 355, образованные радиальными перегородками 356, 357 с разделительными перемычками 358. Три сектора VIII, IX и X корпуса 302 расположены по кругу против второго рабочего колеса 306. Три сектора VIII, IX и X (см. Фиг. 6) соответственно включают расположенные по кругу всасывающие камеры 359, 360 и 361, образованные радиальными перегородками 362 с разделительными перемычками 363 радиальных перегородок 362, и расположенные по кругу нагнетательные камеры 364, 365 и 366 образованные радиальными перегородками 367 с разделительными перемычками 368. Входной патрубок 303 соединен, например, через конфузор 317 с входом первой всасывающей камеры 350. Выход первой по ходу первого рабочего колеса 306 нагнетательной камеры 354 соединен проходным каналом 370 с последующей по ходу первого рабочего колеса 306 второй всасывающей камерой 351. Выход второй по ходу первого рабочего колеса 306 нагнетательной камеры 354 соединен проходным каналом 371 с входом первой по ходу второго колеса 306 всасывающей камеры 359. Выход первой по ходу второго рабочего колеса 306 нагнетательной камеры 364 соединен проходным каналом 372 с последующей по ходу второго рабочего колеса 306 второй всасывающей камерой 360. Выход второй по ходу второго рабочего колеса 306 нагнетательной камеры 365 соединен проходным каналом 373 с последующей по ходу второго рабочего колеса 306 третьей всасывающей камерой 361. За диффузором 319 выход третьей нагнетательной камеры 366 соединен с выходным патрубком 304. Сопряженные поверхности разделительных перемычек 353, 358 и противолежащие поверхности первого рабочего колеса 306 содержат соответственно уплотнения 374, 375. Сопряженные поверхности разделительных перемычек 363, 368 и противолежащие поверхности второго рабочего колеса 306, содержат соответственно уплотнения 376, 377. Уплотнения 374, 375, 376, 377 могут быть бесконтактного или контактного типа, (например, в виде лабиринтного уплотнения). В корпусе 302 (см. фиг. 6) выполнен разгрузочный канал 378, расположенный между всасывающими камерами 359, 361, причем один конец разгрузочного канала 378 сообщен с атмосферой или эжектором (на чертеже не показан), устанавливаемом во входном патрубке 303, а второй конец разгрузочного канала 378 размещен в корпусе 302 с возможностью поочередного сообщения с межлопаточными каналами 379 второго рабочего колеса 306. Секторные всасывающие камеры 359, 360 и 361 и нагнетательные камеры 364, 365 и 366 могут включать устройства, направляющие рабочую среду, например, в виде лопаток 320. Третью (конечную) нагнетательную камеру 366 обычно выполняют спиральной формы (в виде улитки). С увеличением числа всасывающих и нагнетательных камер производительность машины будет снижаться, а давление расти. Могут быть и другие воплощения настоящего изобретения (с различным числом рабочих колес, различным числом секторных всасывающих и нагнетательных камер), в зависимости от требуемых характеристик по напору и производительности машины.The present
Центробежная лопаточная машина 100 работает следующим образом (на примере машины, показанной на фиг. 1). Во время работы рабочее колесо 106 центробежной лопаточной машины 100 вращается на оси 105 приводом (на чертеже не показан) в приводном направлении R, газообразная (например, воздух) или жидкая рабочая среда поступает через входной патрубок 103, например через конфузор 117 на вход первой всасывающей камеры 108. При этом действие центробежной лопаточной машины 100 рассмотрим на примере циклической работы отдельно взятого межлопаточного канала 123 последовательно проходящего через все сектора: начало цикла - момент входа межлопаточного канала 123 в первый сектор I лопаточной машины 100, окончание цикла - момент разобщения входного сечения данного межлопаточного канала 123 с вторым концом разгрузочного канала 122. В начале указанного цикла, рабочая среда из всасывающей камеры 108 под атмосферным давлением поступает в межлопаточный канал 123 и, уже с некоторым подпором, поступает из межлопаточного канала 123 в нагнетательную камеру 112 первого сектора и, далее, через проходной канал 118 во всасывающую камеру 109 второго сектора II. После перемещения межлопаточного канала 123 во второй сектор II на его вход будет подаваться рабочая среда из всасывающей камеры 109 уже под давлением, что приведет к дальнейшему росту давления и в самом межлопаточном канале 123, и в нагнетательной камере 113 второго сектора II. Таким образом, при круговом движении межлопаточного канала 123 через секторы I, II давление рабочей среды в нем нарастает и достигает наибольшего значения в тот момент, когда выходное и входное сечения межлопаточного канала 123 канала выходят из сектора I и начинают набегать на соответствующие разделительные перемычки 111, 116 между секторами I и II. При последующем перемещении межлопаточного канала 123 его входное сечение сообщается со вторым концом разгрузочного канала 122, который находится под атмосферным давлением, например, через окно 124, выполненное в разделительной перемычке 111 перегородки 110 между всасывающими камерами 108, 109. При этом происходит импульсный выброс рабочей среды из входного сечения межлопаточного канала 123 в полость разгрузочного канала 122, что обеспечивает резкое, скачкообразное снижение давления в межлопаточном канале 123. Далее начинается новый цикл: освобожденный от избыточного давления рабочей среды межлопаточный канал 123 перемещается в сектор I машины 100, где вновь подсасывает и нагнетает рабочую среду. Процесс разрядки в конце указанного цикла протекает последовательно в каждом межлопаточном канале 123 рабочего колеса 106, поскольку направление выброса идет к центру рабочего колеса - рабочая среда совершает работу, и в данном процессе центробежная лопаточная машина 100 одновременно со сжатием рабочей среды работает и как центростремительная турбина. Таким образом, за счет разрядки межлопаточных каналов 123 через разгрузочное окно часть энергии, потраченной на сжатие рабочей среды, возвращается на ось 105 лопаточного колеса 106. Другим положительным моментом является то обстоятельство, что при совершении работы происходит более интенсивное охлаждение рабочей среды в межлопаточном канале 123, чем в случае сброса сжатой рабочей среды только в нагнетательную камеру 112 (как это имеет место в машине-прототипе), благодаря чему улучшаются условия для протекания процесса всасывания в начале следующего цикла.The
Очень важно, что настоящая секторная машина имеет возможности для более глубокого регулирования расхода при постоянной частоте вращения путем изменения расхода сжатой среды, сбрасываемой через разгрузочный канал. В данном случае этот способ регулирования по экономичности напоминает вариант регулирования поршневых компрессоров путем присоединения дополнительного объема сжатия, где энергия сжатия также возвращается на вал машины.It is very important that a real sector machine has the ability to more deeply control the flow at a constant speed by changing the flow rate of the compressed medium discharged through the discharge channel. In this case, this method of regulation in terms of economy resembles the option of regulating reciprocating compressors by attaching an additional compression volume, where the compression energy is also returned to the machine shaft.
Следует отметить еще одно преимущество настоящей секторной лопаточной машины, а именно: при увеличении температуры сжимаемой газовой среды увеличивается также и работа расширения в процессе разрядки межлопаточных каналов, что повышает указанную выше частичную компенсацию затрат энергии на привод рабочего колеса. Этим решается задача настоящего технического решения, то есть при сжатии газовой среды снижается мощность привода и повышается эффективность центробежной лопаточной машины.It should be noted one more advantage of a real sector vane machine, namely: as the temperature of a compressible gas medium increases, the work of expansion also increases during the discharge of the interscapular channels, which increases the above-mentioned partial compensation of energy costs for the impeller drive. This solves the problem of the present technical solution, that is, when the gas medium is compressed, the drive power is reduced and the efficiency of the centrifugal blade machine is increased.
В соответствии с настоящим изобретением был изготовлен опытный образец центробежной лопаточной машины в виде нагнетателя с прямым приводом от асинхронного электродвигателя мощностью 37 кВт. Корпус машины был разделен на четыре сектора, содержащие соответственно расположенные по кругу четыре всасывающие камеры, образованные радиальными перегородками с разделительными перемычками радиальных перегородок, и расположенные по кругу четыре нагнетательные камеры, образованные радиальными перегородками с разделительными перемычками. Центробежная лопаточная машина работала при окружной скорости рабочего колеса 138 м/с. Все конструктивные размеры проточных элементов машины были выполнены на основании первичных расчетов и при условии минимальных затрат на изготовление физической модели машины. При этом зазоры между колесом и корпусом имели повышенное значение. Машина имела открытый вход и нагнетала воздух в ресивер с дросселирующим клапаном. Машина имела также устройство для регулирования расхода через разгрузочный канал, вплоть до его полного перекрытия. Мощность привода рассчитывалась по измеренной величине тока. В первой серии испытаний разгрузочный канал был полностью открыт. При расходе около 1600 м3/ч давление достигало величины 33 кПа; мощность привода 32 кВт; эффективный КПД машины составил около 44%. При дросселировании выпуска наибольшее давление составило 38 кПа, что достигалось при небольшом прикрытии разгрузочного канала. Во второй серии испытаний разгрузочный канал был полностью перекрыт, что соответствовало условиям работы известной машины-прототипа. Расход составил 600 м3/ч при давлении около 30 кПа; мощность привода составляла 16 кВт; КПД машины составил менее 32%. Отмечалось, что при дросселировании выпуска машины напор снижался, а не повышался, как в первой серии испытаний. Также был отмечен повышенный нагрев прогоняемого через машину воздуха.In accordance with the present invention, a prototype centrifugal vane machine was manufactured in the form of a supercharger with direct drive from an 37 kW induction motor. The machine body was divided into four sectors, containing respectively four suction chambers arranged in a circle, formed by radial partitions with dividing bridges of the radial partitions, and four injection chambers arranged in a circle, formed by radial partitions with dividing bridges. The centrifugal blade machine worked at a peripheral impeller speed of 138 m / s. All the structural dimensions of the flowing elements of the machine were made on the basis of initial calculations and subject to minimal costs for the manufacture of a physical model of the machine. At the same time, the gaps between the wheel and the housing were of increased importance. The machine had an open entrance and forced air into the receiver with a throttle valve. The machine also had a device for regulating the flow through the discharge channel, up to its complete overlap. Drive power was calculated from the measured current value. In the first series of tests, the discharge channel was fully open. At a flow rate of about 1600 m 3 / h, the pressure reached 33 kPa value; drive power 32 kW; effective machine efficiency was about 44%. When throttling the outlet, the highest pressure was 38 kPa, which was achieved with a small cover of the discharge channel. In the second series of tests, the discharge channel was completely blocked, which corresponded to the working conditions of the known prototype machine. The flow rate was 600 m 3 / h at a pressure of about 30 kPa; drive power was 16 kW; Machine efficiency was less than 32%. It was noted that when throttling the output of the machine, the pressure decreased, but did not increase, as in the first series of tests. Also, increased heating of the air driven through the machine was noted.
Таким образом, наличие разгрузочного канала оказывает существенное положительное влияние на работу центробежной лопаточной машины, содержащей секторные всасывающие и нагнетательные камеры с общим рабочим колесом, и настоящее изобретение позволяет устранить такой существенный недостаток центробежной лопаточной машины-прототипа, как низкая эффективность при сжатии рабочей газовой среды. Настоящее изобретение открывает возможность производства недорогих центробежных компрессоров для работы в диапазоне низких расходов, оснащенных традиционным приводом (ременным или прямым через муфту) от сетевых асинхронных электродвигателей, а также возможность производства мало- и среднеразмерных вентиляторов с более высокими значениями напора.Thus, the presence of the discharge channel has a significant positive effect on the operation of a centrifugal vane machine containing sector suction and discharge chambers with a common impeller, and the present invention eliminates such a significant disadvantage of the centrifugal vane prototype machine as low efficiency in compression of the working gas medium. The present invention opens up the possibility of producing low-cost centrifugal compressors for operation in the low flow range, equipped with a traditional drive (belt or direct through the coupling) from asynchronous mains electric motors, as well as the possibility of producing small and medium-sized fans with higher pressure values.
Claims (21)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014146097/06A RU2564756C1 (en) | 2014-11-17 | 2014-11-17 | Centrifugal vaned machine |
| PCT/RU2015/000692 WO2016080863A1 (en) | 2014-11-17 | 2015-10-20 | Centrifugal rotodynamic machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014146097/06A RU2564756C1 (en) | 2014-11-17 | 2014-11-17 | Centrifugal vaned machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2564756C1 true RU2564756C1 (en) | 2015-10-10 |
Family
ID=54289614
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014146097/06A RU2564756C1 (en) | 2014-11-17 | 2014-11-17 | Centrifugal vaned machine |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2564756C1 (en) |
| WO (1) | WO2016080863A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2442026C1 (en) * | 2010-07-30 | 2012-02-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" | Radical compressor's axial bearer self-controlling unloading method |
| RU138953U1 (en) * | 2012-03-20 | 2014-03-27 | Алексей Васильевич Гаврилов | CENTRIFUGAL SHOVELING MACHINE |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1229443A2 (en) * | 1984-08-15 | 1986-05-07 | Предприятие П/Я Г-4634 | Centrifugal turbomachine |
| KR100356506B1 (en) * | 2000-09-27 | 2002-10-18 | 엘지전자 주식회사 | Turbo compressor |
-
2014
- 2014-11-17 RU RU2014146097/06A patent/RU2564756C1/en not_active IP Right Cessation
-
2015
- 2015-10-20 WO PCT/RU2015/000692 patent/WO2016080863A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2442026C1 (en) * | 2010-07-30 | 2012-02-10 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский и конструкторский институт центробежных и роторных компрессоров им. В.Б. Шнеппа" | Radical compressor's axial bearer self-controlling unloading method |
| RU138953U1 (en) * | 2012-03-20 | 2014-03-27 | Алексей Васильевич Гаврилов | CENTRIFUGAL SHOVELING MACHINE |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2016080863A1 (en) | 2016-05-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0011982B1 (en) | Regenerative rotodynamic machines | |
| RU2578502C2 (en) | Centripetal delivery compressor for ventilation system generating heat at high temperature and high pressure | |
| US11306734B2 (en) | Centrifugal compressor | |
| CN105705796B (en) | Turbine diffuser | |
| US5143511A (en) | Regenerative centrifugal compressor | |
| CN109252900B (en) | Combined type turbine | |
| US20170045270A1 (en) | Device and method for converting thermal energy | |
| RU2494288C1 (en) | Circulating forced and ventilation air compressor | |
| RU2564756C1 (en) | Centrifugal vaned machine | |
| RU2482337C1 (en) | Method for increasing pressure and economy of bladed turbomachines | |
| CN206368831U (en) | VPSA atm number centrifugal vacuum pumps | |
| EP3036441B1 (en) | Diffuser for a forward-swept tangential flow compressor | |
| RU138953U1 (en) | CENTRIFUGAL SHOVELING MACHINE | |
| WO2013141753A1 (en) | Centrifugal impeller assembly | |
| RU158483U1 (en) | TWO-STAGE CENTRIFUGAL FAN | |
| CN211599030U (en) | Bladeless superstrong high-efficient high pressure positive blower | |
| CN112313416B (en) | Centrifugal compressor | |
| EP1682779B1 (en) | Radial compressor impeller | |
| RU179502U1 (en) | WIND ENGINE | |
| RU2232297C2 (en) | Centrifugal vortex pump stage | |
| RU2659657C1 (en) | Axial-centrifugal multistage compressor | |
| WO2020190250A1 (en) | Reverse flow compressor | |
| CN103423171B (en) | Turbocompressor | |
| JP2015068311A (en) | Volute pump | |
| RU2306459C2 (en) | Radial booster |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171118 |